JPH0471538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、超音波の生体内反射エコーをプリ
アンプで増幅して反射エコー像を再生する超音波
診断装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 超音波診断装置では、観察対象の体表面からの
深度は20cm程度が限度であるが、体表面から遠ざ
かる程超音波の減衰が大きいことが知られてい
る。この超音波の減衰は、超音波の周波数を
（ＭHz）、体表面からの深さをｄ（cm）とすれば 0.45（dB）×（ＭHz）×ｄ（cm） で表わされる。従つて、体表付近からの大きな反
射エコーと深部からの小さな反射エコーとの間に
は数10dBもの差が生ずる。

このため、従来より体表面からの距離に拘わら
ず反射エコーの大きさを均一とするように、増幅
器の利得を１レート中で時間的に変える補正が行
なわれていた。この補正は、センシテイビテイ・
タイム・コントロール（Sensitivity Time
Contorol；以下STCと称する）と呼ばれている。

しかしながら、超音波振動子より受波される反
射エコーは先ずプリアンプに入力するため、プリ
アンプの機能として体表面付近の大きな反射エコ
ーが入力してもプリアンプが飽和することなく、
かつ、深部からの小さな反射エコーを雑音から識
別し得る十分な大きさに増幅できなければならな
い。従つて、プリアンプの利得を一定とする限
り、上記の相反する２つの機能を十分に発揮する
ことは困難である。

一方、超音波プローブの感度について考える
と、受信振動子面積が同じであるならば、平面波
伝搬音場内すなわち送信振動子の口径に比べて近
距離の時は（Ｘ＜＜d²／4λ）、受信電圧はほぼ一
定であるが、遠距離の場合には（Ｘ＞d²／4λ）、
受信電圧は送信振動子面積に比例することにな
る。但し、Ｘは体表面からの深さ、ｄは口径、λ
は波長である。

従つて、異なる送信振動子面積の超音波プロー
ブを切り換えて使用する時（例えばリニア電子走
査型プローブとセクタ走査型プローブを使い分け
る場合等）、あるいは超音波型周波数を切り換え
た時に遠距離からの反射エコーの大きさが変化す
ることになる。

このように、プリアンプの飽和状態の発生を防
止し、かつ、小さな反射エコーに対しては雑音か
ら識別可能に増幅できるようにするためには、超
音波プローブの種類をも考慮しなければならない
が、従来より何らの対策もされていなかつた。

［発明の目的］ この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので
あり、プリアンプの飽和状態の発生を防止し、か
つ、小さな反射エコーにも十分な増幅が可能であ
ると共に、超音波プローブの種類が異つてもプリ
アンプの機能を十分に発揮して適確な超音波画像
を再生し得る超音波診断装置を提供することを目
的とするものである。

［発明の概要］ 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、
超音波の生体内反射エコーをプリアンプで増幅し
て反射エコー増を再生する超音波診断装置におい
て、１レート中での始めの時間では前記プリアン
プの利得を下げ、その後時間と共にプリアンプの
利得を大きくするように制御を行うゲインコント
ロール手段を有することを特徴とするものであ
る。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図はこの発明に係る超音波診断装置のブロ
ツクダイヤフラム、第２図は１レート中の時間に
対するプリアンプの利得の変化を示す特性図であ
る。

第１図において、超音波プローブ１は、パルサ
ー２の選択駆動に基づいて被検体に超音波を発射
し、その反射エコーを受波する。プリアンプ３
は、後述するコントロール回路７からのコントロ
ール信号S_Cで決定される利得特性に基づいて、前
記反射エコー信号を増幅して出力する。遅延回路
４は、プリアンプ３の出力に偏光及びフオーカス
をかけるための遅延時間を与えて出力する。加算
回路５は、同時駆動振動子からの信号を加算し一
の超音波信号として出力する。表示回路６は、加
算回路５からの出力を表示のためのビデイオ信号
に変換処理し、画像表示信号として出力する。前
記コントロール回路７は、前記パルサー２、遅延
回路４、加算回路５及び表示変換回路６の制御信
号を出力すると共に、ゲインコントロール手段と
して前記コントロール信号S_Cをプリアンプ３に出
力し、プリアンプ３の利得を制御する。

ここで、第２図を参照してプリアンプ３の１レ
ート中の時間に対する利得の変化について説明す
る。第２図の横軸は、時間軸であり、図示t_Rはレ
ート期間を示し、図示t_Bはブランキング期間を示
す。また、縦軸はプリアンプの利得Ｇを対数表示
している。第２図に示すように、プリアンプの利
得Ｇは、１レート期間t_Bの始めの時間では低減さ
れており、時間と共に増加する特性となつてい
る。この特性は前記コントロール信号S_Cによつて
決定される。

以上のように構成された超音波診断装置の作用
について説明する。

超音波プローブ１で受波される反射エコーは、
前述したように体表付近では大きく、深部の反射
エコー程小さいものとなつている。超音波プロー
ブ１からの反射エコー信号を入力するプリアンプ
３は、前記第２図に示す利得特性に基づいて増幅
を行う。従つて、体表近くの反射エコー即ち１レ
ート中の始めの時間に入力する反射エコーに対し
ては増幅率が低く、時間と共に増幅率を上げて増
幅することになる。このため、プリアンプ３が飽
和状態に達することなく、かつ、小さな反射エコ
ーに対しても雑音から識別可能に増幅することが
できる。

このように、STCとは別個にプリアンプ３の
利得を制御することにより、プリアンプとしての
機能を十分に発揮できることになる。

次に、診断の正確さを期するため、超音波プロ
ーブを切り換えて異なる２種の超音波プローブを
使用する場合について説明する。例えば、リニア
電子走査型とセクタ走査型との超音波プリーブを
切り換えて使用する場合には、一般に、リニア電
子走査型の送信振動子の口径はセクタ走査型の送
信振動子の口径よりも小さくなつている。このた
め、前述したように、口径の大きいセクタ走査型
の超音波プローブでは、受信電圧が高くなる。従
つて、同一の利得特性を用いれば、セクタ走査型
の超音波プローブで得られる反射エコーの増幅の
際に、プリアンプが飽和状態に達する恐れも生ず
る。

そこで、かかる場合には、第３図に示すよう
に、プリアンプの利得特性を図示ａ，ｂのように
切り換えて使用すればよい。すなわち、リニア電
子走査型を用いる際には、利得特性ａを用い、セ
クタ走査型を用いる場合には、利得特性ａよりも
低い特性ｂを用いる。このように、異なる口径の
超音波プローブの使用に際し、プリアンプの利得
特性を切り換えて使用することにより、プリアン
プ３の機能が十分に保証される。

この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨の範囲内で種々の変形例を包
含することは言うまでもない。例えば、前記利得
特性を決定するコントロール信号S_Cを作成する回
路としては、ミラー積分回路やCR回路の充放電
特性を利用することができ、また、時定数を変化
させることにより利得特性の変化に対応させるこ
ともできる。また、この発明は、レート期間t_R中
の利得特性のみを問題とし、ブランキング期間t_B
での特性は自由であることは言うまでもない。実
施例では、ノイズの発生を防止するためブランキ
ング期間t_Bにおいて利得Ｇを最大値から最小値に
変化させている。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によると反射エ
コーの大小に拘わらずプリアンプでの飽和状態の
発生を防止し、かつ、小さな反射エコーに対して
も雑音から識別できるように増幅して的確な超音
波画像を再生することができる超音波診断装置を
提供することができる。

しかも、プローブの送信振動子の口径が異なる
組合わせで超音波プローブを使用しても、プリア
ンプの機能が保障され常に的確な超音波画像を再
生し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る超音波診断装置のブロ
ツクダイヤフラム、第２図は１レート中の時間に
対するプリアンプの利得の変化を示す特性図、第
３図は２種のプローブを用いる際の１レート中の
時間に対する特性図である。 １……超音波プローブ、２……パルサー、３…
…プリアンプ、４……遅延回路、５……加算回
路、６……表示切換回路、７……コントロール回
路（ゲインコントロール手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに振動子口径が異なる複数の超音波プロ
   ーブを使用でき、これら超音波プローブからの送
   信超音波による生体内反射エコーをプリアンプで
   増幅して反射エコー像を再生する超音波診断装置
   において、１レート中での始めの時間では前記プ
   リアンプの利得を下げその後時間と共にプリアン
   プの利得を大きくするようなゲイン特性とし、超
   音波プローブにより異なる送信振動子の口径の大
   きさに応じてこのゲイン特性を可変する制御を行
   なうゲインコントロール手段を有することを特徴
   とする超音波診断装置。